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9 VoIP基本概念:回聲消除技術(shù)

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【9 VoIP基本概念:回聲消除技術(shù)】
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一、 因特網(wǎng)語音通信中回聲的特點
與傳統(tǒng)電話相比 ， 因特網(wǎng)上進(jìn)行語音的實時傳輸 ， 有其致命的弱點 ， 那就是語音質(zhì)量較差 ， 影響因特網(wǎng)語音質(zhì)量的因素是多方面的 ， 最要害的因素之一是回聲的影響 。因此 ， 要提高因特網(wǎng)的語音質(zhì)量 ， 就必須在因特網(wǎng)的語音傳輸過程中進(jìn)行消回聲的處理 ， 也就是說 ， IP電話網(wǎng)關(guān)作為因特網(wǎng)的語音接入設(shè)備 ， 幾須具有回聲的消除功能 。由于因特網(wǎng)的語音傳輸是采用分組交換技術(shù)實現(xiàn)的一種全新的電信業(yè)務(wù) ， 傳送的語音信號要經(jīng)過編碼、壓縮、打包等一系列處理 ， 這不僅造成回聲路徑的延遲較大 ， 而且延遲抖動也較大 。因此 ， 在因特網(wǎng)的語音傳輸過程中 ， 回聲問題顯得尤其突出 ， 并具有如下特點 。
1、 回聲源復(fù)雜
在傳統(tǒng)電話系統(tǒng)中 ， 存在著一種所謂的"電路回?fù)? 。該回聲產(chǎn)生的主要原回是在系統(tǒng)中存在2-4線的轉(zhuǎn)換 。完成2-4轉(zhuǎn)換的混合器因阻抗匹配 ， 造成"泄漏" ， 從而導(dǎo)致了"電路回聲" 。從因特網(wǎng)IP電話網(wǎng)關(guān)的連接方式可以看出 ， IP電話網(wǎng)關(guān)一端連接PSTN ， 另一端連接因特網(wǎng) 。
盡管電路回聲產(chǎn)生于PSTN中 ， 但同樣會傳至于IP電話網(wǎng)關(guān) ， 是因特網(wǎng)語音傳輸中的回聲源之一 ， 因特網(wǎng)語音傳輸中的第二種回聲源是所謂的"聲學(xué)回聲" 。聲學(xué)回聲是指揚聲器播放出來的聲音被麥克風(fēng)拾取后發(fā)回遠(yuǎn)端 ， 這就使得遠(yuǎn)端談話者能聽到自己的聲音 。聲學(xué)回聲又分為直接回聲和間接回聲 。直接回聲是指揚聲器播放出來的聲音未經(jīng)任何反射直接進(jìn)入麥克風(fēng) 。這種回聲延遲最短 ， 它與遠(yuǎn)端說話者的語音能量 ， 揚聲器與話筒之間的距離、角度、揚聲器的播放音量以及話筒的拾取靈敏度等因素相關(guān) 。間接回聲是指揚聲器播放的聲音經(jīng)不同的路徑一次或多次反射后進(jìn)入麥克風(fēng)所產(chǎn)生的回聲集合 。因為四周物體的變動 ， 例如人的走動等 ， 都會改變回聲的返回路徑 ， 因為這種回聲的特點是多路徑、時變的 。另外 ， 背景噪聲也是產(chǎn)生回聲的因素之一 。
2、 回聲路徑的延遲大
在因特網(wǎng)中的語音傳輸中 ， 延遲來源有三種：壓縮延遲、分組傳輸延遲和處理延遲 。語音壓縮延遲是產(chǎn)生回聲的主要延遲 ， 例如在G.723.1標(biāo)準(zhǔn)中 ， 壓縮一幀（30ms）的最大延遲是37.5ms 。分組傳輸延遲也是一個很重要的來源 ， 測試表明 ， 端到端的最大傳輸延遲可達(dá)250ms以上 。處理延遲是指語音包的封裝時延及其緩沖時延等 。
3、 回聲路徑的延遲抖動大
在因特網(wǎng)的語音傳輸過程中 ， 由于回聲路徑、語音壓縮時延、分組傳輸路由等存在諸多不確定因素 ， 而且波動范圍較大 ， 一般在20~50ms之間 。
二、 聲學(xué)回聲消除器的結(jié)構(gòu)和相關(guān)算法
隨著消回聲技術(shù)的發(fā)展 ， 當(dāng)前回聲消除研究的重點 ， 已由"電路回聲"的消除 ， 轉(zhuǎn)向了"聲學(xué)回聲" 。
1、 聲學(xué)回聲的消除法
(1) 四周環(huán)境的處理
分析聲學(xué)回聲的產(chǎn)生的機理 ， 可以知道：聲學(xué)回聲最簡單的控制方法是改善揚聲器的四周環(huán)境 ， 盡量減少揚聲器播放聲音的反射 。例如 ， 可以在四周的墻壁上附加一層吸音材料 ， 或增加一層襯墊以增加散射 ， 理想的四周環(huán)境是其回響時間或RT-60（聲音衰減60dB所需要的時間）在300ms~600ms之間 。因為這樣的環(huán)境一方面可以控制反射 ， 又可以不會使講話者感到不適 。改善環(huán)境可以有效地抑制間接聲學(xué)回聲 ， 但對直接聲學(xué)回聲卻無能為力 。
（2）回聲抑制器 回聲抑制器是使用較早的一種回聲控制方法 。回聲抑制器是一種非線性的回聲消除 。它通過簡單的比較器將接收到預(yù)備由揚聲器播放的聲音與當(dāng)前話筒拾取的聲音的電平進(jìn)行比較 。假如前者高于某個閾值 ， 那么就答應(yīng)傳至揚聲器 ， 而且話筒被關(guān)閉 ， 以阻止它拾取揚聲器播放的聲音而引起遠(yuǎn)端回聲 。假如話筒拾取的聲音電平高于某全閾值 ， 揚聲器被禁止 ， 以達(dá)到消除回聲的目的 。由于回聲抑制是一種非線性的回聲控制方法 ， 會引起揚聲器播放的不連續(xù) 。影響回聲消除的效果 ， 隨著高性能的回聲消除器的出現(xiàn) ， 回聲抑制器已很少人使用了 。

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